package pattern.singleton;

import java.io.Serializable;

/**
 * 懒汉式，线程不安全
 * 是否 Lazy 初始化：是
 * 是否多线程安全：否
 * 实现难度：易
 * 描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。
 * 因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
 * 这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
 *
 * @author zhang peng yang ming
 * @create 2018-07-21 16:08
 */
public class Singleton implements Serializable {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 反射破坏单例原则漏洞处理
        if (instance != null) {
            throw new RuntimeException("对象已经存在");
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }

        return instance;
    }


    //  反序列化 破坏单例 漏洞修复
    private Object readResolve() {
        return instance;
    }
}

/**
 * 懒汉式，线程安全
 * 是否 Lazy 初始化：是
 * 是否多线程安全：是
 * 实现难度：易
 * 描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
 * 优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
 * 缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
 * getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）
 */
class SingletonLazySafe {
    private static SingletonLazySafe instance;

    private SingletonLazySafe() {}

    public static synchronized SingletonLazySafe getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazySafe();
        }

        return instance;
    }
}

/**
 * 饿汉式
 * 是否 Lazy 初始化：否
 * 是否多线程安全：是
 * 实现难度：易
 * 描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
 * 优点：没有加锁，执行效率会提高。
 * 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
 * 它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，
 * 虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，
 * 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
 */
class SingletonHunger {
    private static SingletonHunger instance = new SingletonHunger();

    private SingletonHunger() {}

    public static SingletonHunger getInstance() {
        return instance;
    }
}

/**
 * 双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
 * JDK 版本：JDK1.5 起
 * 是否 Lazy 初始化：是
 * 是否多线程安全：是
 * 实现难度：较复杂
 * 描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
 * getInstance() 的性能对应用程序很关键。
 */
class SingletonDcl {
    private static volatile SingletonDcl instance;

    private SingletonDcl(){ }

    public static SingletonDcl getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDcl();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

/**
 * 登记式/静态内部类
 * 是否 Lazy 初始化：是
 * 是否多线程安全：是
 * 实现难度：一般
 * 描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，
 * 应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
 * 这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，
 * 它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，
 * 那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，
 * instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，
 * 只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。
 * 想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，
 * 另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，
 * 因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，
 * 那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。
 */
class SingletonInnerClass {
    private static class SingletonHolder {
        private final static SingletonInnerClass instance = new SingletonInnerClass();
    }

    private SingletonInnerClass() {}

    public final static SingletonInnerClass getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}